石(shi)墨烯(xi)(xi)(xi)（Graphene）具有(you)優異(yi)的(de)(de)光學、電(dian)學、力學特性(xing)，被認為是(shi)一種未來革命性(xing)的(de)(de)功能/結構(gou)材料，在能源環境、生(sheng)物(wu)醫療、電(dian)子(zi)器(qi)件、化工和航(hang)(hang)空航(hang)(hang)天(tian)等(deng)(deng)多方面(mian)(mian)具有(you)重(zhong)要的(de)(de)應用(yong)。采用(yong)射頻感應加(jia)熱(re)(re)(re)和微波加(jia)熱(re)(re)(re)等(deng)(deng)離(li)子(zi)體(ti)(ti)制(zhi)備石(shi)墨烯(xi)(xi)(xi)能耗高(gao)，難以工業化應用(yong)。熱(re)(re)(re)等(deng)(deng)離(li)子(zi)體(ti)(ti)熱(re)(re)(re)解(jie)碳氫化合物(wu)合成石(shi)墨烯(xi)(xi)(xi)，由于(yu)等(deng)(deng)離(li)子(zi)體(ti)(ti)電(dian)導率(lv)隨(sui)著(zhu)溫度(du)增加(jia)迅速上升，導致電(dian)弧(hu)自(zi)動收縮到很(hen)小的(de)(de)范圍，對于(yu)合成石(shi)墨烯(xi)(xi)(xi)要求(qiu)的(de)(de)毫秒(miao)級反應時(shi)間，難以實現均勻(yun)加(jia)熱(re)(re)(re)，產(chan)(chan)品均勻(yun)性(xing)差，能耗高(gao)。采用(yong)課題組研(yan)制(zhi)的(de)(de)磁分散(san)電(dian)弧(hu)產(chan)(chan)生(sheng)大(da)(da)面(mian)(mian)積均勻(yun)等(deng)(deng)離(li)子(zi)體(ti)(ti)的(de)(de)技術，解(jie)決了等(deng)(deng)離(li)子(zi)體(ti)(ti)對物(wu)料快速均勻(yun)加(jia)熱(re)(re)(re)問題。所制(zhi)備的(de)(de)石(shi)墨烯(xi)(xi)(xi)平(ping)面(mian)(mian)尺寸50-300nm，層數(shu)2-5層，表現出(chu)良好(hao)的(de)(de)晶體(ti)(ti)結構(gou)和超大(da)(da)的(de)(de)比表面(mian)(mian)積，產(chan)(chan)品均勻(yun)性(xing)好(hao)；制(zhi)備方法(fa)及(ji)設備簡單，一步合成，無(wu)需還原，且無(wu)需基底、催化劑、溶液或酸，收率(lv)高(gao)約（~14%），能耗低(di)約~0.4kW·h/g，成本低(di)，具備實現低(di)成本大(da)(da)規模連續生(sheng)產(chan)(chan)的(de)(de)前景。

不同模式電弧CCD圖(tu)像(xiang)與石墨(mo)烯樣品檢(jian)測(ce)結(jie)果

研究(jiu)工(gong)作探究(jiu)了等離子(zi)(zi)參數(shu)、原料氣(qi)體(ti)(ti)組(zu)成(cheng)(cheng)與納米石墨烯(xi)形(xing)態(tai)、層(ceng)數(shu)及缺陷之間的(de)關(guan)系，同時揭示了產(chan)生高純度石墨烯(xi)需要工(gong)藝條件。結合等離子(zi)(zi)體(ti)(ti)反應器流場(chang)溫度場(chang)的(de)數(shu)值(zhi)模擬和化學反應動(dong)力(li)學計算，提出石墨烯(xi)可能的(de)形(xing)成(cheng)(cheng)機理(li)：低碰(peng)撞頻率的(de)成(cheng)(cheng)核前驅(qu)體(ti)(ti)有利于形(xing)成(cheng)(cheng)片(pian)層(ceng)（sheet-like）核心，并在富氫和高溫的(de)等離子(zi)(zi)體(ti)(ti)環境中(zhong)保持平(ping)面生長。石墨烯(xi)形(xing)成(cheng)(cheng)機理(li)的(de)闡明(ming)，為產(chan)品(pin)生產(chan)控制提供了理(li)論指導。

團隊王(wang)城特聘(pin)副(fu)研究員和博士生(sheng)陳仙(xian)輝分別(bie)為(wei)(wei)兩(liang)篇(pian)論文(wen)(wen)的第一作(zuo)者，夏維東教授(shou)為(wei)(wei)兩(liang)篇(pian)論文(wen)(wen)的通(tong)訊作(zuo)者，王(wang)城特聘(pin)副(fu)研究員和葉桃紅副(fu)教授(shou)分別(bie)為(wei)(wei)兩(liang)篇(pian)論文(wen)(wen)共同(tong)通(tong)訊作(zuo)者。本項(xiang)目(mu)獲得(de)國家(jia)自然(ran)科學(xue)基金(jin)委和中國科學(xue)院儀器專項(xiang)基金(jin)的資(zi)助。

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